• Гідрологія і Гідрометрія
• Господарське право
• Економіка будівництва
• Економіка природокористування
• Економічна теорія
• Земельне право
• Історія України
• Кримінально виконавче право
• Медична радіологія
• Методи аналізу
• Міжнародне приватне право
• Міжнародний маркетинг
• Основи екології
• Предмет Політологія
• Соціальне страхування
• Технічні засоби організації дорожнього руху
• Товарознавство продовольчих товарів

Процес намагнічення і кількісні параметри магнітних властивостей речовин

За відсутності зовнішнього магнітного поля магнітні моменти доменів по напрямах розташовані хаотично, взаємно компенсуються, і результуюче внутрішнє магнітне поле рівно нулю. При приміщенні магнетика в зовнішнє магнітне поле відбувається його намагнічення, тобто магнітні моменти доменів орієнтуються по напряму зовнішнього поля.

Розглядають два механізми орієнтації магнітних моментів:

- зсув стінок доменів і збільшення їх об'єму;

- обертання магнітних моментів з напряму легкого намагнічення (визначається кристалічною будовою, не співпадає з напрямом зовнішнього магнітного поля) в більш важке, паралельне напряму зовнішнього поля.

В результаті цих механізмів намагнічення наступає технічне насичення, при якому всі магнітні моменти зразка орієнтовані по напряму зовнішнього магнітного поля.

Процес намагнічення відбувається або за рахунок зсуву стінок доменів і збільшення їх об'єму, або за рахунок обертання магнітних моментів з напряму легкого намагнічення. Визначуваного кристалографічною будовою і не співпадаючого з напрямом зовнішнього магнітного поля, в більш сильне, паралельне напрямку зовнішнього поля. При цьому наступає технічне насичення.

Процеси зсуву меж доменів вимагають менших витрат енергії, ніж процеси обертання. Вважається, що в магнітом`яких матеріалах намагнічення відбувається в основному за рахунок зсуву меж доменів, а в магнітотвердих - за рахунок обертання магнітних моментів доменів або вектора намагніченості.

В реальних магнетиках обидва процеси в нерівному ступені відбуваються одночасно і характеризуються залежністю магнітної індукції У від напруженості зовнішнього поля Н, яку прийнято називати основною, або первинною, кривою намагнічення. По цій кривій (мал. 2.1) зручно аналізувати процес намагнічення магнетика.

Рис. 2.1. Крива намагнічення магнетика і схематичне положення магнітних моментів на різних стадіях намагнічення

В слабких зовнішніх полях (ділянка I) відбувається орієнтація магнітних моментів доменів, що мають якнайменший кут відхилення від напряму зовнішнього поля. При цьому збільшується об'єм таких доменів за рахунок зсуву меж і зменшення об'ємів доменів, достатньо сильно відмінних по напрямку магнітних моментів від напрямку поля. Даний процес є практично оберненим, тобто після зняття зовнішнього поля доменна структура повертається в початковий стан.

На ділянці II відбувається необернений зсув меж доменів. При цьому вектори магнітних моментів доменів повертаються на 90° і 180°, що відповідає крутому ходу кривої намагнічення.

При знятті зовнішнього поля домени прагнутимуть початкового стану, що і відбувається, якщо відхилення векторів магнітних моментів диполів було невеликим. При достатньо великих відхиленнях межі доменів їх магнітні моменти можуть не повернутися в початковий стан. Цей новий стан визначає залишкову намагніченість речовини і характеризується залишковою магнітною індукцією В_r.

В області сильних зовнішніх полів (ділянка III) відбувається обертання векторів магнітних моментів доменів з напряму легкого в напрям сильного намагнічення. При цьому всі магнітні моменти орієнтовані уздовж поля, наступає магнітне насичення і магнітна індукція досягає значення В_max.

Якщо від крапки з координатами Н_max і В_max поступово зняти зовнішнє поле Н до 0, то індукція буде рівна залишковій індукції В_r. Таким чином, залишкова індукція В_r - це індукція при напруженості зовнішнього поля, рівній нулю.

Для отримання в магнетику індукції В, рівної 0, тобто для його повного розмагнічування, необхідно прикласти поле зворотного напряму, величина напруженості якого буде рівна коерцитивній силі Нс. Таким чином, коерцитивна сила - це напруженість зовнішнього поля, при якій магнітна індукція В рівна нулю.

Кількісно залежність магнітної індукції В від напруженості поля Н визначається співвідношенням

В = µµ_0H (1)

де µ₀ - магнітна проникність вакууму, рівна 4 /10 ⁷ Гн/м; µ - відносна магнітна проникність речовини або просто магнітна проникність, характеризуюча здібність речовини до намагнічення, яка визначається з (1) як

(2)

Чисельне значення магнітної проникності визначається по основній кривій намагнічення як тангенс кута нахилу січної ОА до осі абсцис, тобто

(3)

Розрізняють початкову µ_поч і максимальну µ_max магнітні проникності. Вони визначаються співвідношеннями:

(4)

тобто початкова магнітна проникність є магнітна проникність речовини при напруженості поля, прагнучій до нуля. Максимальна магнітна проникність визначається по формулі

(5)

де В_D і H_D відповідають координатам точки верхнього перегину кривої (крапка D), а кут _mах визначається прямій, проведеній з початку координат в цю крапку.

З достатньою точністю можна вважати, що

(6)

Характерною особливістю магнетиків є нелінійна залежність магнітної проникності µ від напруженості зовнішнього поля Н (рис. 2.2, а) і температури T (рис. 2.2, б).

Рис . 2.2. Залежність магнітної проникності від напруженості зовнішнього поля (а) і температури (б)

З кривої (рис. 2.2, а) виходить, що із збільшенням H збільшується ступінь орієнтації магнітних моментів доменів, за рахунок чого росте µ. При повній орієнтації магнітних моментів доменів уздовж поля магнітна проникність досягає максимального значення µ_mах, що відповідає стану технічного насичення. При цьому магнітна індукція також максимальна - В_max. З подальшим зростанням Н магнітна індукція вже не росте, отже, магнітна проникність зменшується, що виходить з формули (2).

При зміні температури змінюється магнітний порядок атомів речовини. Збільшення температури спочатку полегшує орієнтацію магнітних моментів доменів, тому росте магнітна проникність. При підвищених і високих температурах через теплові коливання атомів порушується магнітний порядок. В результаті магнітна проникність зменшується, і при температурі, званою точкою Кюрі у феромагнетиків і крапкою Неєля у анти- і феромагнетиків, магнітна проникність стає рівною нулю. Це означає, що повністю руйнувався атомний магнітний порядок і речовина перестає володіти магнітними властивостями, тобто перетворюється в парамагнетик.

Читайте також:

1. CMM. Групи ключових процесів
2. CMM: зрілість організацій і процесів
3. H) інноваційний менеджмент – це сукупність організаційно-економічних методів управління всіма стадіями інноваційного процесу.
4. I. Дослідження фізичних властивостей
5. II. За зміною ступенів окиснення елементів, які входять до складу реагуючих речовин
6. II. Поняття соціального процесу.
7. ISO 15504. Процес атестації
8. IV. Запасні речовини
9. IV. План навчального процесу.
10. Iзобаричний процес
11. Iзотермiчний процес
12. Iзохоричний процес

Переглядів: 1046